В области формовки металла механические прессы, гидравлические прессы и сервопрессы представляют собой три принципиально разных технологических пути. Механические прессы превосходны в жестком ритме, гидравлические прессы характеризуются постоянной производительностью, в то время как суть сервопресса заключается в его полностью программируемом управлении всем ходом. Эта статья направлена на объективное сравнение производительности этих трех устройств в практических применениях, основываясь на их основных технологических различиях.

1. Основные принципы работы
Механический пресс (штамповочный пресс):
Основной механизм состоит из «маховика + кривошипно-шатунного механизма» или «эксцентрикового механизма». Двигатель непрерывно приводит в движение маховик для накопления энергии, которая затем преобразуется через механическую структуру в линейное возвратно-поступательное движение ползуна. Длина хода и кривая движения фиксированы и неизменны.

Гидравлический пресс (масляный пресс):
Основной механизм включает в себя «гидравлический насос + масляный цилиндр». Двигатель приводит в движение гидравлический насос для создания масла высокого давления, которое затем перемещает ползун. Его ключевой особенностью является способность обеспечивать номинальное давление в течение всего хода с регулируемой скоростью в определенном диапазоне.

Сервопресс:
Основной механизм состоит из «серводвигателя + приводной системы». Традиционный маховик устранен, и питание подается непосредственно от мощного серводвигателя. Кривая движения ползуна (положение, скорость и давление) точно контролируется с помощью программируемого контроллера.

2. Производительность в практических применениях
Производственная эффективность и гибкость
Сервопресс:
Основным преимуществом сервопресса является его гибкость. Его кривая движения может быть запрограммирована для достижения сложных режимов, таких как «быстро вниз-медленная ковка-удержание-быстрый возврат», что делает его идеальным для таких процессов, как глубокая вытяжка и тиснение, где скорость имеет решающее значение. В короткоходовых приложениях с низким тоннажем количество ходов в минуту (SPM), как правило, выше, чем у гидравлических и некоторых механических прессов. Однако в приложениях с большим тоннажем (например, >2000 тонн) его непрерывная рабочая SPM может быть ниже, чем у сопоставимого механического пресса.

Механический пресс:
Механические прессы превосходны в высокой скорости и эффективности. В простых процессах, таких как вырубка и штамповка, их фиксированный высокоскоростной ритм не имеет себе равных, что делает их идеальными для массового производства одного вида продукции. Однако им не хватает гибкости, чтобы адаптироваться к сложным процессам формовки, требующим переменных скоростей.

Гидравлический пресс:
Гидравлические прессы обычно самые медленные, но они предлагают непревзойденные преимущества в процессах, требующих длинных ходов, высокого тоннажа и непрерывного давления (например, литье пластмасс и прессование порошков), что делает их незаменимыми в таких применениях.
Потребление энергии

Сервопресс:
Энергоэффективность является общепризнанным преимуществом сервопрессов. Они потребляют большое количество электроэнергии только во время активного движения, с минимальным потреблением энергии в режиме ожидания. Для одних и тех же производственных задач их энергопотребление, как правило, значительно ниже, чем у гидравлических и механических прессов, которые требуют непрерывной работы двигателя (для привода гидравлического насоса или маховика). Это часто является критическим фактором при расчете окупаемости инвестиций, при этом экономия на затратах на электроэнергию играет значительную роль.

Гидравлические и механические прессы:
Обе эти традиционные технологии известны своим высоким энергопотреблением. Однако недавние разработки привели к созданию «сервогидравлических прессов» и «гибридных механических прессов», которые, хотя и дороже, значительно улучшили энергоэффективность.
Качество формовки и точность управления

Сервопресс:
Сервопрессы имеют явное преимущество в формировании качества сложных деталей. Благодаря точному контролю скорости они могут эффективно управлять потоком материала, снижая риск образования складок и разрывов, тем самым повышая точность и согласованность продукции. Эта гибкость особенно ценна в исследованиях и разработке прототипов.

Механический пресс:
Для простых штампованных деталей механические прессы обеспечивают стабильное и надежное качество формовки. Однако в таких процессах, как глубокая вытяжка, фиксированный высокоскоростной ход вниз может привести к неконтролируемому потоку материала, вызывая дефекты.

Гидравлический пресс:
Ползун гидравлического пресса не имеет «жестких точек», и давление остается постоянным в течение всего хода, что делает его пригодным для глубокой вытяжки с длинными ходами. Однако на его точность управления и стабильность могут влиять такие факторы, как температура масла и уплотнения, и многие традиционные модели имеют более низкую точность управления положением по сравнению с сервопрессами.

Комплексный анализ затрат
Первоначальные инвестиции:

Сервопресс > Механический пресс ≈ Гидравлический пресс
Из-за стоимости основного серводвигателя и системы управления сервопрессы, как правило, имеют самую высокую цену покупки.

Затраты на техническое обслуживание:
Механические прессы имеют простую структуру, с отработанной технологией обслуживания, но такие компоненты, как муфты и тормоза, подвержены износу.
Гидравлические системы являются наиболее сложными, с риском утечки масла, и такие компоненты, как гидравлические клапаны и уплотнения, требуют регулярного обслуживания, что приводит к более высоким затратам на техническое обслуживание.
Сервопрессы упрощают механическую структуру, исключая муфты и гидравлические системы, и, следовательно, требуют меньше ежедневного обслуживания. Однако ремонт или замена сервоприводов и двигателей может быть довольно дорогостоящей.

Затраты на штампы и материалы:
Благодаря своей адаптируемости сервопрессы часто уменьшают сложность и количество штампов за счет оптимизации процессов, что, в свою очередь, улучшает использование материалов и снижает общие затраты.

3. Воздействие на окружающую среду
Гидравлический пресс:
Основным экологическим риском является утечка гидравлического масла, которая может загрязнять почву и грунтовые воды. Кроме того, уровни рабочего шума, как правило, выше.

Механический пресс:
Шум и вибрация являются основными экологическими проблемами, связанными с механическими прессами.

Сервопресс:
Сервопрессы практически не имеют риска загрязнения масла, а их шум и вибрация намного ниже, чем у гидравлических и механических прессов. Это приводит к более чистой и тихой рабочей среде, соответствующей тенденции к экологичному производству.